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网桥芯片SE0164.pdf
SE0164
Ethernet over E1
接口芯片
版本：V 1.01
西安深亚电子有限公司
XI'AN SUPERMICRO ELECTRONICS CO.，LTD.
http：//www.xsec.com.cn
深亚电子
目 录
SE0164
Ethernet over E1 接口芯片
1 概述................................................................................................................................................................ 4
2 功能特点....................................................................................................................................................... 4
3 管脚描述....................................................................................................................................................... 6
3.1 SE0163 兼容模式下管脚排列图 ...................................................................................................... 6
3.2 SE0163 兼容模式下管脚说明 .......................................................................................................... 7
3.3 SE0164 模式下管脚排列图 ............................................................................................................ 14
3.4 SE0164 模式下管脚说明 ................................................................................................................ 15
4 功能模块框图.............................................................................................................................................. 23
4.1 模块框图........................................................................................................................................... 23
4.2 模块功能说明................................................................................................................................. 23
5 功能说明...................................................................................................................................................... 24
5.1 HDLC 封装协议................................................................................................................................ 24
5.1.1 数据帧................................................................................................................................... 24
5.1.2 数据格式网管帧 ................................................................................................................... 24
5.1.3 移动标准网管帧 ................................................................................................................... 25
5.2 GFP 封装协议................................................................................................................................... 25
5.2.1 GFP 帧结构............................................................................................................................ 25
5.2.2 GFP 帧开销字段说明 ............................................................................................................ 26
5.2.3 GFP 格式带内管理帧说明 .................................................................................................... 27
5.3 WAN_TEST 测试功能定义 ................................................................................................................. 28
6 接口功能..................................................................................................................................................... 28
6.1 WAN 侧接口..................................................................................................................................... 28
6.1.1 E1 接口（HDB3、CMI、NRZ 编码） ..................................................................................... 29
6.1.2 高速串行接口 ....................................................................................................................... 31
6.2 SA 通道.............................................................................................................................................. 32
6.2.1 SA 透明通道传输方式 .......................................................................................................... 32
6.2.2 备用比特在内建帧通信机制下传输信息的方式 ............................................................... 33
6.2.3 SA 字节方式.......................................................................................................................... 33
6.3 ST_BUS 接口.................................................................................................................................... 34
6.4 以太网侧接口................................................................................................................................... 35
6.5 SDRAM 接口.................................................................................................................................... 35
6.6 配置和告警指示管脚 ...................................................................................................................... 35
6.6.1 告警和指示........................................................................................................................... 35
6.6.2 芯片自测模式和环回设置 ................................................................................................... 36
6.7 MCU 接口......................................................................................................................................... 37
6.7.1 SPI 接口： ............................................................................................................................. 38
6.7.2 I2C 接口：.............................................................................................................................. 39
6.7.3 UART 接口： ........................................................................................................................ 40
6.8 并串转换接口：.............................................................................................................................. 42
6.9 状态告警指示灯接口： .................................................................................................................. 44
7 工作模式说明............................................................................................................................................. 44
7.1 无 MCU 工作模式........................................................................................................................... 44
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SE0164
Ethernet over E1 接口芯片
7.2 有 MCU 工作模式........................................................................................................................... 44
7.3 正常模式.......................................................................................................................................... 45
7.4 测试模式.......................................................................................................................................... 45
7.5 环回设置.......................................................................................................................................... 45
8 时钟和复位................................................................................................................................................. 46
8.1 芯片复位和时钟.............................................................................................................................. 46
8.2 复位电路.......................................................................................................................................... 46
9 中断处理..................................................................................................................................................... 47
9.1 中断源和屏蔽.................................................................................................................................. 47
9.2 中断处理.......................................................................................................................................... 47
10 寄存器说明................................................................................................................................................ 47
10.1 芯片版本信息寄存器.................................................................................................................... 47
10.2 全局控制和配置寄存器 ................................................................................................................ 47
10.3 间接访问寄存器............................................................................................................................. 60
10.4 告警和状态寄存器........................................................................................................................ 61
10.5 E1 成帧模式寄存器........................................................................................................................ 65
10.6 GFP 封包模式寄存器..................................................................................................................... 66
10.7 自动网管帧内容寄存器 ................................................................................................................ 68
10.8 统计计数器.................................................................................................................................... 69
附.1.1 移动标准网管帧定义 ................................................................................................................. 70
附.1.2 SE0162 和 SE0163 网管帧定义.................................................................................................. 72
11 接口时序................................................................................................................................................... 74
11.1 HDLC 接口时序 .......................................................................................................................... 74
11.2 ST_BUS 接口时序....................................................................................................................... 75
11.3 SPI 接口时序 ............................................................................................................................... 75
11.4 MII 接口时序............................................................................................................................... 77
11.5 SDRAM 接口时序....................................................................................................................... 78
12 技术指标................................................................................................................................................... 81
13 电气特性................................................................................................................................................... 83
14 封装........................................................................................................................................................... 85
15 SE0164 更新记录...................................................................................................................................... 86
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Ethernet over E1 接口芯片
说明书版本更新
更新日期
2010.2.25
更新内容
SE0164 第一版说明书定稿。
分别描述了 SE0163 管脚兼容模式、SE0164 管脚模式下功能的不同；
添加了对中国移动标准 HDLC 网管帧、GFP 封装、ST_BUS 接口、SA 透明通道、I2C 接口
的说明。
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1 概述
SE0164
Ethernet over E1 接口芯片
SE0164 是为实现在一路 E1 线路或同步串行线路上透明传输以太网数据帧而设计的专用集成电
路。可以与多种以太网网桥芯片数据互通，提供 HDLC、GFP 两种封装，且内部集成了以太网、HDLC、
GFP、WAN 接口的性能监视和统计功能，可作为高性能的以太网网桥设备的核心芯片。
SE0164 可以通过 1 路 E1 线路或同步串行线路实现以太网数据帧的点对点传输，支持标准的
10/100M 的 MII 接口和 E1 接口，与少量外围电路配合即可构成一个以太网到 E1 的转换器。发送侧
主要功能是以太网帧的缓存，按 HDLC 或 GFP 协议组帧并发送；接收侧主要功能是完成接收 E1 时钟提
取，串行数据的帧定位和按 HDLC 或 GFP 协议解帧，以太网帧的组帧和发送。
I2C
UART
SPI
NRZ
HDLC
光电
转换器
DRIVER
CMI
HDB3
SE0164
PHY
or
SWITCH
MII
RJ45
SDRAM
LED indication
LED alarm
图 1.1 SE0164 系统解决方案
光纤
BNC
2 功能特点
适用于以太网数据帧在1路E1线路或比特同步串行接口中的透明传输。
以太网接口支持符合 IEEE 802.3 协议标准 10/100M 全双工/半双工 MII 接口。
MII 接口可接 PHY 层器件。
全双工模式下支持 IEEE802.3 流控功能；半双工模式下支持反压流控。
MAC 对接收帧作检查处理，包括 FCS 校验、帧长检查，错误帧丢弃，具有 FCS 错误告警功能。
支持包括 VLAN 字节的帧；通过配置寄存器 MAC_LEN_MA 来设置最大可以接收的以太网帧长，缺省
为 1536 字节，最大可设置 9600 字节。
具有地址过滤功能，具有 32K 的以太网 MAC 地址列表。
支持广播包带宽限制功能，防止广播风暴。
WAN 接口支持 HDLC 和 GFP 封包协议。GFP 符合 G.7041/Y.1303 协议、G.8040 协议。
WAN 接口支持高速串行接口，支持 HDLC 协议和 GFP 协议，最高时钟 50M，外部定时。GFP 模式下
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提供 GFP 字节同步指示。
SE0164
Ethernet over E1 接口芯片
具有 WAN 速率限制功能，最小流量 32kbit，缺省不限制。
高速串行接口（HDLC 协议和 GFP 协议）仅支持 DTE 时钟方式（即外部定时模式）。
E1 接口符合ITU-T G.703、G.704 和G.823标准。
E1发送时钟可选接收提取时钟或者本地时钟。
E1接口模块含有内置的时钟恢复电路和HDB3，CMI编解码电路。
E1接口具有完备的线路告警指示。HDB3/CMI信号接收具有LOS、AIS检测，NRZ信号接收具有AIS
检测。
支持成帧模式的带宽耦合功能。
片内集成 SDRAM 控制器，可与标准 SDRAM 器件（例如：IS42S16100、K4S161622D、HY57V161610）
无缝连接，外置 1M*16bit SDRAM。
以太网侧具有接收和发送帧计数器、错误帧计数器。
WAN 侧具有接收和发送总帧数计数器、错误帧计数器。
具有 SDRAM 检测功能，检测连线错误和存储块错误，加电后自检并有指示灯指示。
具有 WAN 线路自测功能，通过远端芯片 WAN 侧环回或者本地自环，检测线路故障。
具有六种环回测试功能。
允许用户灵活定义网管帧长度（设置寄存器NMI_TX_LEN，范围是4到59），比特发送顺序（设置
寄存器NMI_TX_ORDER）和内容（设置寄存器NMI_RW_ADDR和NMI_RW_DATA）。通过MCU实现支持中
国移动标准网管帧和SE0162/SE0163格式网管帧，以及其他自定义网管帧。
提供100kb/s的I2C网管接口，19.2kb/s的UART网管接口和最高500kb/s的SPI网管接口。
I2C网管接口支持多达128个站点的监控和配置。
UART网管接口支持多达256个站点的监控和配置。
UART网管接口支持星型连接控制和菊花链连接控制。
具有 ST_BUS 接口，以太网数据未占用的 E1 时隙用于传输 ST_BUS 总线数据。
提供外接并串转换配置接口，根据需要添加并串转换器件（例如74HC165）增强芯片的控制模式。
LQFP128封装。
符合中国移动协议转换器中关于以太网到单路E1协议转换器的标准。
整个芯片采用3.3V（±10%） 管脚和内核供电，输入管脚兼容5V。
本产品符合中国《电子信息产品中有毒有害物质的限量要求》（标准编号：SJ/T 11363—2006）
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3 管脚描述
SE0164
Ethernet over E1 接口芯片
3.1 SE0163 兼容模式下管脚排列图
]
1
1
[
Q
D
S
S
V
D
D
V
]
2
1
[
Q
D
]
3
1
[
Q
D
]
4
1
[
Q
D
]
5
1
[
Q
D
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I
D
M
C
D
M
L
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C
M
S
R
C
M
S
S
V
]
3
[
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X
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M
]
2
[
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X
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M
V
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_
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1
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0
[
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X
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M
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2
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D
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L
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S
_
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2
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T
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_
4
6
1
0
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S
2
S
S
V
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E
_
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M
]
3
[
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X
T
M
]
2
[
D
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M
]
1
[
D
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T
M
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0
[
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M
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D
A
_
C
A
M
K
L
C
_
X
T
M
96
95
94
93
92
91
90 89 88
87
86
85
84
83
82
81
80
79 78 77
76
75
74
73
72
71
70
69
68 67 66
65
97
98
99
100
101
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103
104
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107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
1
10/100M Ethernet over E1
SE0164
(Top-View)
64
63
62
61
60
59
58
57
56
55
54
53
52
51
50
49
48
47
46
45
44
43
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40
39
38
37
36
35
34
2
3
4
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6
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8
9
10
11
12
13
14
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16 17 18 19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
33
32
SDRAM_TEST
POWER_CHK
WAN_TEST
TMODE
SMODE
VSS
BIST_EN
RST_OUT_P
RST_OUT_N
VSS2
VDD2
LED_SDRAM_OK
LED_WAN_OK
LED_POWER_OFF
LED_RAIS
VDD
LED_RLOS
LED_AIS
LED_LOS
LED_WTX
VSS
LED_WRX
MODE_SEL[2]
MODE_SEL[1]
MODE_SEL[0]
CLK_2M
P2S_LOAD_EN
P2S_INFO_IN
UART_SPI_SEL
UART_CFG
UART_RX
UART_TX
D
D
V
]
2
[
A
S
]
1
[
A
S
]
0
[
A
S
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_
N
1
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1
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3
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X
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D
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2
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S
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4
[
L
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3
[
L
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_
S
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]
2
[
L
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S
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S
T
P
]
1
[
L
E
S
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P
]
0
[
L
E
S
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S
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P
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C
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X
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G
F
C
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S
T
D
D
V
S
C
_
I
P
S
I
D
_
I
P
S
T
N
I
O
D
_
I
P
S
DQ[10]
DQ[9]
DQ[8]
DQ[7]
DQ[6]
VDD2
VSS2
DQ[5]
DQ[4]
DQ[3]
DQ[2]
VSS
DQ[1]
DQ[0]
SDRAM_CLK
VSS
VDD
WE_N
CAS_N
RAS_N
DQM
BA
SA[10]
SA[9]
VSS
SA[8]
SA[7]
SA[6]
SA[5]
SA[4]
SA[3]
VSS
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SE0164
Ethernet over E1 接口芯片
3.2 SE0163 兼容模式下管脚说明
SE0164 设置成 SE0163 管脚兼容方式下，则可以在电路板上直接替换 SE0163 芯片。此时，在无
MCU 模式下，系统不用作任何更改，可以直接替换使用。在使用 MCU 模式下，电路板不用修改，但是
需按 SE0164 芯片的寄存器定义重新编写软件。
WAN 接口管脚
符 号
PE1P_I
管脚号 分类
10
I
PE1N_I
9
I
PE1P_O
6
PE1N_O
5
HDLC_E1_SEL
7
CMI_HDB3_SEL
8
O
8mA
O
8mA
I
I
管脚详细功能
HDLC 接口模式：RXD
HDB3 接口模式：E1P_I
CMI 接口模式： O_RX
HDLC 接口模式：CTS
HDB3 接口模式：E1N_I
CMI 接口模式： O_LOS
HDLC 接口模式：TXD
HDB3 接口模式：E1P_O
CMI 接口模式： O_TX
HDLC 接口模式：RTS
HDB3 接口模式：E1N_O
CMI 接口模式： 无
0：选 E1 接口；
1：选 HDLC 接口。
0：选择 HDB3 码型（电口使用）；
1：选择 CMI 码型（光口使用）。
当 HDLC_E1_SEL=1 时，无意义。
TS_CFG_SEL
16
I
PTS_SEL[4:0]
19-23
I
TX_CRC_EN
26
I
RX_CRC_EN
25
I
选择 E1 时隙选择方式，按照 TS_SEL[31:0]分别选择时隙或者按
照 PTS_SEL[4:0]固定时隙选择速率。
1：按照 TS_SEL[31:0]分别选择需要的时隙。时隙可选，速率可
选模式。需要配置外部并串转换电路使用。
0：按照 PTS_SEL[4:0]固定时隙选择速率。时隙固定，速率可选
模式。
E1 接口模式下的时隙选择管脚，当 TS_CFG_SEL＝0 时有效。
具体的设置信息参考 E1 接口说明
发送 E1 帧结构 CRC 校验使能：
1：E1 发送使用 CRC-4 校验帧结构。
0：E1 发送不使用 CRC-4 校验帧结构。
当 E1 数据时隙选择全部 32 个时隙作为数据使用此功能无意义。
接收 E1 检测帧结构 CRC 校验使能：
1：E1 接收检测 CRC-4 校验帧结构。
0：E1 发送不检测 CRC-4 校验帧结构。
当 E1 数据时隙选择全部 32 个时隙作为数据使用此功能无意义。
TXPOL
11
I
0：TXD 在 TXC 的上升沿发送。
1：TXD 在 TXC 下降沿发送。
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